強相関電子材料ナノドットの電場による磁化反転を実証 ― 分極と磁化のトポロジカル構造を制御し高密度・超低消費次世代メモリへ ―（重松圭助教（現 特定助教）、東正樹教授）

東京科学大学（Science Tokyo） 総合研究院の李邱穆（イ・クモク）JSPS外国人特別研究員、重松圭助教（現 特定助教、神奈川県立産業技術総合研究所（KISTEC）常勤研究員）、東正樹教授らの研究チームは、住友化学次世代環境デバイス協働研究拠点において、神奈川県立産業技術総合研究所と共同で、マルチフェロイック物質であるペロブスカイト型BiFe_0.9Co_0.1O3（以下、BFCO）のナノドットにおいて、次世代磁気メモリの基本動作となる「電場印加による磁化反転」を実証することに成功しました。

BFCOは、室温において電場によって電気分極が反転すると同時に磁化も反転する希少な物質であり、この特性を利用した超低消費電力の次世代磁気メモリの実現が期待されています。

本研究では、走査型プローブ顕微鏡による高精度な磁気計測手法を用いることで、ナノドット内部に形成された強誘電ドメインのトポロジカル構造と磁気ドメインを可視化しました。その結果、中心を向いた中心収束型の分極構造を示していた電気分極が、電場の印加によって外側を向いた中心発散型へと変化し、それに伴って面内および面直の磁化方向を制御できることを明らかにしました。

本成果は、高密度かつ超低消費電力で動作する次世代磁気メモリの実現に向けた重要な指針を示すものです。

本研究には、東京科学大学 長瀬泰仁大学院生（研究当時）、米国ノースイースタン大学 ポール・スティーブンソン助教、カリフォルニア大学バークレー校 ピーター・マイゼンハイマー研究員（研究当時）、ライス大学 ラマムーシィ・ラメッシュ教授が参加しました。